JP5438829B2

JP5438829B2 - Precoding method, channel information feedback method, transmitter, receiver, and precoding codebook structure method

Info

Publication number: JP5438829B2
Application number: JP2012524093A
Authority: JP
Inventors: 陳芸▲じぇん▼; 郁光輝; 戴博; 楊▲しゅん▼
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: EP2466835B1; EP2466835A4; MX2012001788A; BR112012002928A2; KR20120045045A; CN101631004B; WO2011017991A1; EP2466835A1; CN101631004A; KR101317136B1; BR112012002928B1; JP2013502111A; RU2475982C1; US20120134434A1; US8483306B2

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は通信分野の多入力、多出力（Multiple-Input Multiple-Output、 MIMO）システムのプリコーディング方法、システム及びプリコーディングコードブックの構造方法に関し、特に8アンテナMIMOシステム、チャネル行列が低階数(Rank)である際のプリコーディング方法、システム及びプリコーディングコードブックの構造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、送信部及び受信部にいずれも複数のアンテナを使用すると、空間多重の方式を採用してより高いレートを取得することができ、このように、伝送レートを向上することができる。受信部でチャネルにより発信信号を取得するために経由したチャネル行列を推定することができ、このため、各アンテナが異なるデータを発信しても、多入力、多出力(MIMO)の信号行列を経過した後、受信部で相変わらず各アンテナにおける発信データを解読することができる。
【０００３】
チャネル行列を利用して直接に各アンテナにおける発信データを解読する方法に対して、プリコーディング発信技術を使用する強化手段がある。発信部で層の概念を定義し、同じ時間周波数リソースにおいて、各層が異なるデータ符号を伝送することができ、層数がチャネル行列の階数(Rank)に等しいこととする。層におけるデータに対してプリコーディング処理を行って、アンテナにマッピングした後、また、無線チャネルを通じて受信部に伝送する。発信部で完備正確のチャネル状態情報(Channel State Information、CSI)を了解できると、具体的なチャネル行列に特異値分解（Sigular Value Decomposition、SVD）を行うことができる。そして、チャネル行列が分解した右特徴ベクトルからなる行列をプリコーディング行列として、各層データに対してプリコーディング処理する。
【０００４】
ところで、普通に受信部だけが直接に正確的にCSIを取得することができ、発信部において、CSIを取得しようとすると、受信部によって送信部へCSI情報のフィードバックを行うことしかない。従来の主流の標準において、システムがCSI情報に提供したフィードバック容量はすべて有限的なものであり、全体チャネル情報をフィードバックするフィードバック量は非常に極大であるので、主流のフィードバック方法は、すべてコードブックに基づく方式であり、フィードバックの内容がチャネルの右特徴値からなる行列の量子化情報であり、該量子化情報がコードブックにおけるコードワードで表わす。
【０００５】
コードブックフィードバックに基づくプリコーディングについて、その基本原理が以下のようである。有限的なフィードバックチャネル容量がBbps/Hzであると、使用可能なコードワードの数がN=2^Bであり、すべてのプリコーディング行列が量子化を経てコードブック
【数１】

を構造する。発信部と受信部がともにこのコードブックを記憶する。毎回のチャネルを推定して得たチャネル行列Hについて、受信部が設定基準によって
【数２】

の中からコードワード
【数３】

(最適化コードワードと称してもよい)を選択して、コードワード
【数４】

のコードワード番号iを発信部にフィードバックする。発信部は、この番号iによりプリコーディングコードワード
【数５】

を見つけて、送信符号ブロックに対してプリコーディングを行う。
普通には、
【数６】

がさらに、複数の階数(Rank)の対応のコードブックに分けられることができ、各のRankにおいて、複数の値に対応して該Rankにおけるチャネルの右特徴ベクトルからなるプリコーディング行列を量子化する。チャネルのRankと非零右特徴ベクトルの数は等しいので、普通には、RankがΝであると、コードワードがすべてΝ列を有する。このため、コードブック
【数７】

をRankに従って複数のサブコードブックに分け、表1に示すように、
【表１】

フィードバックオーバーヘッドの制限により、コードブックに基づくフィードバックだけを採用してプリコーディングの発信を行うことがしかできない。
【０００６】
其の中、Rank＞l際、記憶する必要があるコードワードは、すべて行列の形式であり、そのうち、LTEプロトコルにおけるコードブックは、コードブック量子化のフィードバック方法を採用し、LTE下りの4発信アンテナコードブックが表2に示すように、実際にLTEにおけるプリコーディングコードブックとチャネル情報量子化コードブックとの意味は同じである。以下において、統一するために、ベクトルも1つの次元が1である行列を有することを見なしても良い。
【表２】

其の中、
【数８】

であり、Iが単位行列であり、
【数９】

が行列W_kの第j列ベクトルを表わす。
【数１０】

が行列
【数１１】

の第
【数１２】

列からなる行列を表わす。
【０００７】
通信技術の発展に従って、LTE-Adavanceにおいてスペクトル効率に対してより高い要求を求め、このため、アンテナも8本のアンテナに増加して、これに対して、8発信アンテナコードブックフィードバックを設計してチャネル情報の量子化フィードバックを行う必要がある。
【０００８】
LTEの標準において、チャネル情報の最小フィードバック単位はサブバンド（Subband）であり、サブバンドが複数のリソースブロック（Resource Block、RB）からなり、各RBが複数のリソース要素(Resource Element、RE)からなり、REがLTEにおける時間周波数リソースの最小単位であり、LTE-AにLTEのリソース表示方法をそのまま使用する。
【０００９】
実際システムにおいて、普通に低階数のコードブックがもっとも頻繁に使用するものであるので、コードブックの設計において、Rank=lとRank=2のコードブック設計が非常に重要であることを表現する。4アンテナ(Tx)のコードブックにおいて、もう比較的に成熟的なコードブック構造方法を有するが、8アンテナにおいて、アンテナの次元の増加により、送信部における主流の応用様態が単一偏波から二重偏波アンテナに切り替え、このため、新しい8アンテナコードブックを設計する必要がある。
【００１０】
8アンテナRank=lとRank=2のコードブックにおいて、普通に2部分のコードワードを含み、一部分が関連チャネル特性にマッチングすることに対して考え、一部分が関連なしチャネルにマッチングすることに対して考えて、関連チャネル特性に対して考えるコードワードは、一番重要な考えである。チャネルのモデル、アンテナの偏波状況などを考えるだけ、コードワードがチャネル情報に対する量子化誤差を最小になることができる。その他のコードワードができるだけ均一に分布すればよく、さらに、関連チャネルにマッチングするコードワードとそれぞれ独立してもよい。コードワードを均一に分布するように、それらの間の最小弦の距離を最大とする。
【００１１】
例えば、LTEにおけるRanklの16個のコードワードの前8個のDFTコードワードは関連チャネルに対して設計し、非常に単一偏波アンテナの関連チャネルに適当し、後8個のコードワードは、前8個のコードワードのもとに増加するものであり、できるだけ16個のコードワードに増加した後、この16個のコードワードが4次元の複素空間においてより良好的な分布を有する。
【００１２】
もちろん、関連チャネルにマッチングするコードワードも関連なしチャネルにマッチングしてもよく、関連なしチャネルにおいて性能の最良を考えなく、この際、コードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードのみを含む。例えば、LTE検討の過程において現した技術方案は、16個のRanklコードワードがすべて単一偏波アンテナの関連チャネルに適当するDFTコードワードを使用してコードブックとすることである。
【００１３】
普通には、Rank=l又はRank=2のコードブックにおいてK個のコードワードが関連チャネルにマッチング(適当)する。他のコードワードは、非関連チャネルにマッチングし、この部分のコードワードが0であってもよい。
【００１４】
従来のコードブック技術において、Rank=l又はRank=2のコードワード数がすべて16であると、関連チャネルにマッチングするコードワードがRank=lとRank=2の場合にすべて8個である。
【００１５】
表3における以下の値を規定する。
【表３】

其の中、
【数１３】

である。
【００１６】
Rank=lとRank=2のコードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードが表4に示すようである。
【表４】

其の中、
【数１４】

である。
【００１７】
ところで、従来の技術におけるRank=lのコードブックプリコーディングを経過した後、単一偏波と二重偏波アンテナを採用する場合、関連チャネルがセルの方向（120度又は180度）内に均一に分布するビームを形成しなく、良好的にセル内の各UEのチャネル方向情報を量子化できない。且つ成形したビームのサイドローブが大きく、メインローブのパワーが十分に集中しなく、性能の損失を引き起こった。その中、単一偏波アンテナを採用する場合に得たビーム図が図1の（関連チャネルにマッチングするコードワード数が8である）ようである。二重偏波アンテナ、関連チャネルを採用する場合、シミュレーション実験を経て後、平均量子化のマッチング度が0.5以下である。
【００１８】
Rank=2の場合、UE端末の実現の複雑度及び記憶問題を考え、システムがそのうちの1つのコードブックしか選択して使用しなく、其の中、コードブック1が単一偏波アンテナの場合に良好的な性能を有するが、二重偏波アンテナの場合に性能が悪くなって、Rank=2際のコードブック2が二重偏波アンテナの場合に良好的な性能を有するが、単一偏波アンテナの場合に性能が悪くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明が解決しようとする技術問題は、8アンテナのMIMOシステムにおけるチャネル行列が低階数である場合のプリコーディングに適用し、プリコーディングの性能を向上することができるプリコーディング方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の問題を解決するために、本発明は、8アンテナの多入力、多出力（MIMO）システムに適用するプリコーディング方法を提供し、該プリコーディング方法は、
発信部と受信部がともにプリコーディングコードブックの情報を記憶し、該受信部が推定したチャネル行列に従って前記プリコーディングコードブックの中から1つのコードワードを選択し、該コードワードの番号を該発信部にフィードバックし、該発信部が該番号によって該コードワードを見つけて、該コードワードにより該受信部に送信する符号ブロックに対してプリコーディングを行って、そのうち、前記プリコーディングコードブックにおける少なくとも8個のコードワードベクトル又は少なくとも8個のコードワード行列における列ベクトルは、以下の8次元のベクトル集合から選択した8次元のベクトルに基づき得られ、
【数１５】

其の中、
【数１６】

【数１７】

であり、s(n)がベクトルsにおける要素であり、
【数１８】

であることを含む。
前記チャネル行列の階数が1であり、前記プリコーディングコードブックのコードワードが8次元のコードワードベクトルであり、そのうち、少なくとも一部のコードワードベクトルが前記8次元のベクトル集合の中から選択した8次元のベクトルに基づき得られ、又は、
前記チャネル行列の階数が2であり、前記プリコーディングコードブックのコードワードが2列を含むコードワード行列であり、前記プリコーディングコードブックにおいて少なくとも一部のコードワード行列の第1列の8次元のベクトルが前記8次元のベクトル集合の中から選択した8次元のベクトルに基づき得られ、前記少なくとも一部のコードワード行列の第2列の8次元のベクトルが
【数１９】

からなる集合から選択した8次元のベクトルに基づき得られ、其の中、
【数２０】

、
【数２１】

であり、且つ、各コードワード行列の第1列と第2列が直交している。
【００２１】
前記8次元のベクトル集合から選択した8次元のベクトルが以下の8個の8次元のベクトルであり、
【数２２】

又は、
【数２３】

其の中、前記8個の8次元のベクトルに同じu_iを含む8次元のベクトルにおけるnの値が同じであり、異なる8次元のベクトルにおけるnの値が同じ又は互いに異なっている。
【００２２】
前記8次元のベクトル集合から選択した8次元のベクトルが以下の16個の8次元のベクトルであり、
【数２４】

又は、
【数２５】

又は、
【数２６】

又は、
【数２７】

又は、
【数２８】

又は、
【数２９】

又は、
【数３０】

。
前記8次元のベクトル集合の中から選択した8次元のベクトルが以下の32個の8次元のベクトルであり、
【数３１】

又は、
【数３２】

。
【００２３】
前記プリコーディングコードブックにおける関連チャネルにマッチングするための各のコードワードベクトル又は、関連チャネルにマッチングするための各のコードワード行列の第1列の8次元のベクトルは、すべて前記8次元のベクトル集合から選択した8次元のベクトルに基づき得られる。
【００２４】
前記8次元のベクトル集合から選択した8次元のベクトルに基づき、前記プリコーディングコードブックのコードワードベクトル又はコードワード行列の第1列を得る場合、直接に選択した8次元のベクトルを前記プリコーディングコードブックのコードワードベクトル又はコードワード行列の第1列とし、又は、
前記8次元のベクトル集合の中から選択した8次元のベクトルに基づき、前記プリコーディングコードブックのコードワードベクトル又はコードワード行列の第1列を得る時、選択したすべての8次元のベクトルを1つの常数にかけ、及び/又は同じ方式に従って交換した後得られた8次元のベクトルを、前記プリコーディングコードブックのコードワードベクトル又はコードワード行列の第1列とする。
【００２５】
前記方法は、さらに、
前記発信部が単一偏波アンテナを採用し、行変換を行うかどうかに関わらず、前記発信部はコードワードにおける各の行と各アンテナとのマッピングを行う際、コードワードにおける前記選択した8次元のベクトルの第1、5、2、6、3、7、4、8個の要素が存在している行は、順次に最外側アンテナから順次に配列した各のアンテナにマッピングし、又は、
前記発信部が二重偏波アンテナを採用して、行変換を行うかどうかに関わらず、前記発信部は、コードワードにおける各の行と各アンテナとのマッピングを行う際、コードワードにおける前記選択した8次元のベクトル第1〜4個の要素が存在している行が順次に第1の偏波方向に最外側アンテナから順次に配列した4本のアンテナにマッピングし、コードワードにおける前記選択した8次元のベクトルの第5〜8個の要素が存在している行を順次に第2の偏波方向に最外側アンテナから順次に配列した4本のアンテナにマッピングし、且つ前記二つの偏波方向における最外側アンテナが隣接している。
【００２６】
前記チャネル行列の階数が1であり、前記プリコーディングコードブックにおいてK₁個のコードワードベクトルが前記8次元のベクトル集合の中から選択したK₁個の8次元のベクトルに基づき得られ、K₁＝8、16、32又は64であり、又は、
前記チャネル行列の階数が2であり、前記プリコーディングコードブックにおいて、K₂個のコードワード行列の第1列の8次元のベクトルが前記8次元のベクトル集合から選択したK₂個の8次元のベクトルに基づき得られ、K₂＝8、16、32又は64である。
【００２７】
前記発信部と受信部がともに記憶するプリコーディングコードブックの情報は、
【数３３】

における前記選択した8次元のベクトルの一部又は全部の4次元のベクトルを計算するためのデータであり、及び、これらの4次元のベクトルによってプリコーディングコードブックにおけるコードワードを計算するための計算方法である。
【００２８】
前記プリコーディングコードブックは、発信部と受信部で複数のコードブックに分かれ記憶して、且つフィードバックしている際に複数のコードブックにおいてコードワードの対応の索引情報をフィードバックし、前記複数のコードブックにおいてコードワードの対応の索引情報が指示している内容が1つの関数により前記プリコーディングコードブックを構造し、前記関数が発信部と受信部により約束する。
【００２９】
前記の問題を解決するために、本発明は、発信部と受信部を含む8アンテナの多入力、多出力(MIMO)システムを提供し、
前記発信部は、プリコーディングコードブックの情報を記憶し、前記プリコーディングコードブックに前記プリコーディング方法によりコードワードを得て、及び受信部がフィードバックしたコードワードの番号により見つけた該コードワードを含み、該コードワードを採用して該受信部に送信する符号ブロックに対してプリコーディングを行うように設置され、
前記受信部は、前記プリコーディングコードブックを記憶し、及び推定したチャネル行列により前記プリコーディングコードブックの中から1つのコードワードを選択し、且つ該コードワードの番号を該発信部にフィードバックするように設置される。
【００３０】
前記の問題を解決するために、本発明は、さらに、8アンテナ的多入力、多出力（MIMO）システムに適用するプリコーディングコードブックにおけるコードワードの構造方法を提供し、
8個の4次元のベクトルu₁〜u₈及び1つの4次元のベクトルを定義し、そのうち、
【数３４】

其の中、
【数３５】

であり、
1つの複数の8次元のベクトルを含む8次元のベクトル集合を作成し、n=1、2、3又は4であり、前記8次元のベクトル集合は、
【数３６】

であり、
及び、
チャネル行列の階数によって、以下の方式の1つを採用してプリコーディングコードブックにおけるコードワードを構造し、
チャネル行列の階数が1である際に、前記プリコーディング方法と同じ方式を採用して、前記8次元のベクトル集合から複数の8次元のベクトルを選択して、且つ選択した8次元のベクトルに基づきプリコーディングコードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードベクトルを得て、
階数が2である際に、前記プリコーディングコードブックにおいて関連チャネルとマッチングするコードワードが2列を含むコードワード行列であり、前記プリコーディング方法と同じ方式を採用して、前記8次元のベクトル集合から選択した8次元のベクトルに基づき前記コードワード行列の第1列の8次元のベクトルを得て、
【数３７】

からなる集合の中から選択した8次元のベクトルに基づき、前記コードワード行列の第2列の8次元のベクトルを得て、其の中、
【数３８】

であり、各コードワード行列の第1列と第2列とが直交している。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の実施例のプリコーディングコードブックの構造方法は、Rank=lとRank=2である際に、コードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードを提供し、これらのコードワードを使用して、Rank=lである際に、単一偏波アンテナ及び二重偏波アンテナの場合にプリコーディングを経過した後、良好的なビームを形成し、量子化の誤差が小さく、この上に、コードブックのネスティングを保証するとともに、Rank=2のコードブックを提供し、良好的に二重偏波アンテナ及び単一偏波アンテナの様態を適応でき、良好的な性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の技術Rank=l際の単一偏波アンテナビーム図（8コードワード）である。
【図２ａ】本発明の実施例の1種のアンテナモデルの模式図である。
【図２ｂ】本発明の実施例のもう1種のアンテナモデルの模式図である。
【図３】本発明の実施例の関連チャネルにマッチングするコードワードの構造方法のフロー図である。
【図４】本発明の実施例がK＝8である際の1つの例示の単一偏波アンテナビーム図である。
【図５】本発明の実施例がK＝16である際の1つの例示の単一偏波アンテナビーム図である。
【図６】本発明の実施例がK＝16である際のまた1つの例示の単一偏波アンテナビーム図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、付図と具体的な実施方式を参照して、本発明に対して詳しく説明する。
8アンテナの多入力、多出力(ΜΙΜΟ)システムに対して、発信部及び受信部を含み、発信部と受信部とがともにプリコーディングコードブックの情報を記憶し、受信部は、チャネルが推定して得られたチャネル行列によって、前記プリコーディングコードブックの中からコードワードを選択した後、該コードワードの番号を発信部にフィードバックし、発信部が該番号により見つけた該コードワードは、受信部に送信する符号ブロックに対してプリコーディングを行う。
【００３４】
本実施例において、Rank=lである際に、発信部と受信部がともに記憶したプリコーディングコードブックの情報における関連チャネルにマッチングするコードワードは、すべて表5のベクトル集合Uの中から選択すべき、U集合は、n＝1、2、3、4である際に対応に得られたすべてのベクトルからなる集合であり、
【表５】

其の中、
【数３９】

が表6に示す8個のベクトルであり、
【表６】

其の中、
【数４０】

である。
本実施例において、
【数４１】

である。
【００３５】
4次元のベクトルu_iを
【数４２】

に表わしてもよく、ベクトルの運算規則によって、
【数４３】

を有し、
プリコーディングコードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードがKであると、Kがコードブックにおけるコードワード数の以下であり、普通には、8、16、32、64等である。
【００３６】
1つの例示で、K＝8であり、そのコードブックに含まれた関連チャネルにマッチングするコードワードは、表7に示すようであり、
【００３７】
【表７】

其の中、n＝1又は2又は3又は4である時、それぞれ4種のコードブックを得る。
混合の状況であってもよく、即ち、異なる方向ベクトル(
【数４４】

が4方向のベクトルである)に対して、nの値がそれぞれ異なって、このように、より多い異なるコードブックを組み合って取得することができる。表8に示した例示のようであり、
【表８】

又は、コードブックに含まれた関連チャネルにマッチングするコードワードは、表9に示すようであり、
【表９】

n＝1又は2又は3又は4であり、それぞれ他の4種のコードブックを得る。
【００３８】
同様に、混合の状況であってもよく、異なる方向のベクトルに対してnの値がそれぞれ異なって、このように、より多い異なるコードブックを組み合って得る。表10に示す1つの例示のようであり、
【００３９】
【表１０】

図4は、単一偏波アンテナ、関連チャネルの状況に、以上のコードワードを採用して得た単一偏波アンテナビーム図であり、図の中から、方向性が強いビームを形成する。
もう1つの例示において、K＝16であり、そのコードブックに含まれた関連チャネルにマッチングする16個のコードワードは、表11に示すようであり、
【表１１】

または、表12に示すようであり、
【表１２】

または、表13に示すようであり、
【表１３】

または、表14に示すようであり、
【表１４】

または、表15に示すようであり、
【表１５】

図5は、単一偏波アンテナ、関連チャネルの場合に、以上のコードワードを採用して得た単一偏波アンテナビーム図であり、図面に示すように、方向性が強いビームを形成した。
【００４０】
又はK＝16であり、そのコードブックに含まれた関連チャネルにマッチングする16個のコードワードは、表16に示すようであり、
【表１６】

又は、表17に示すようであり、
【表１７】

図6は、単一偏波アンテナ、関連チャネルの場合に、以上のコードワードを採用して得た単一偏波アンテナビーム図であり、図面に示すように、方向性が強いビームを形成した。
もう1つの例示に、K＝32であり、そのコードブックに含まれた関連チャネルにマッチングするコードワードは、表18に示すようであり、
【表１８】

又は、表19に示すようであり、
【表１９】

これらのベクトルを使用して関連チャネルの場合に発信データに対してプリコーディングを行って、単一偏波アンテナの場合に方向性が強いビームも形成することができることだけではなく、且つ二重偏波アンテナの場合に各の偏波方向の次元に方向性が強く、パワーが集中し、サイドローブが小さいビームを形成することができる。業界で量子化のマッチング度を計算するシミュレーション実験結果により、本発明を採用する前記コードワードは、二重偏波アンテナ、強い関連チャネル及びRank＝lを採用する時、平均量子化のマッチング度が0.6以上であり、最高が0.9に達し、良好的なプリコーディング性能を有する。
もう1つの実施例において、Rank=2であり、本実施例に採用したプリコーディングコードブックにおける関連チャネルにマッチングするコードワードは、すべて2列を含むコードワード行列であり、第1列が集合Uの中から選択され、第2列が
【数４５】

集合の中から選択され、其の中、
【数４６】

である。さらに、Rank=2のコードワード行列の第1列と第2列とが直交を保証する必要がある。
【００４１】
前記各の実施例に記載のコードワードについて、すべてそれに常数をかけて拡張し、その性能に影響しない。該常数の絶対値の値の範囲は、好ましくて (0、1)の間にあって、8PSKの字母であっても良いと、
【数４７】

等であってもよい。Rank=2のコードワードについて、各の列が同じ常数をかけてもよく、異なる常数をかけてもよく、拡張して、具体的な値がパワーと関係がある。これらの変換が本発明に含まれるべきである。
【００４２】
図2aに示すように、発信部が二重偏波アンテナを採用すると、前記実施例に記載のコードワードとアンテナとのマッピング関係とは、各本のアンテナのそばの数字は、該アンテナがコードワードにおける行目にマッピングすることを表わすことである。図面に示すように、コードワードにおける第1〜4行（即ち、選択した8次元のベクトルの第1〜4個の要素）は、順次に第1の偏波方向に最外側アンテナから順次に配列する4本のアンテナにマッピングし、コードワードにおける第5〜8行が（即ち、選択した8次元のベクトルの第5〜8個の要素）順次に第2の偏波方向に最外側のアンテナから順次に配列する4本のアンテナにマッピングし、且つ前記2つの偏波方向における最外側アンテナが隣接する。図面において、各の偏波方向におけるアンテナが等間隔に配列する。
【００４３】
そのほかの実施例において、プリコーディングコードブックにおけるコードワードが選択した8次元のベクトルに対して交換して得ることもでき、この場合、選択した8次元のベクトルにおいて、第1〜4個の要素存在している行が順次に第1の偏波方向に最外側アンテナから順次に配列した4本のアンテナにマッピングし、第5〜8個の要素が存在している行が順次に第2の偏波方向に最外側アンテナから順次に配列する4本のアンテナにマッピングすればよい。プリコーディング性能に影響しない。
【００４４】
例えば、前記の実施例の構造のコードワードベクトルが
【数４８】

であると、
もう1つの実施例に、前記コードワードベクトルに対して再び配布し、仮に得たコードワードベクトルが
【数４９】

として、
其の中、
【数５０】

が関連チャネルにマッチングするコードワード数である。
【００４５】
この場合、コードワードにおける各の行とアンテナとの間のマッピング関係を調整する必要があって、調整した後のマッピング関係が図2bに示すように、第1の偏波方向に等間隔に配列する4本のアンテナが順次に新しいコードワードにおける第1、3、5、7行にマッチングし、第2の偏波方向に等間隔に配列する4本のアンテナが順次にコードワードにおける第2、4、6、8行にマッピングする。しかしながら、選択した8次元のベクトルの各の要素が存在している行に対して、空間にアンテナとのマッピング関係が不変である。U_k(2)が存在している行は、図2aと図2bにおいてすべて第1の偏波方向に左からの第2本のアンテナに対応する。
【００４６】
それに似て、発信部が単一偏波アンテナを採用する状況に対して、行交換をするかどうかに関わらず、発信部がコードワードにおける各の行と各のアンテナとのマッピングを行うと、コードワードにおける前記選択した8次元のベクトルにおいて第1、5、2、6、3、7、4、8個の要素が存在している行が順次に最外側アンテナから順次に配列する各本のアンテナにマッピングすればよい。
【００４７】
強調する必要があることは、単一偏波アンテナ又は二重偏波アンテナを採用することに関わらず、ベクトル集合の中から選択したすべてのコードワードが同じ方式で行交換を行う必要があることである。
【００４８】
それに対応して、プリコーディングコードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードの構造方法は、図3に示すように、以下のステップを含み、
ステップ110、先に8個の4次元のベクトルu₁〜u₈と1個の4次元のベクトルsを定義し、
【００４９】
【数５１】

（其の中、
【数５２】

である）を含む。
【００５０】
ステップ120、また、複数の8次元のベクトルを含む8次元のベクトル集合を作成し、n＝1、2、3、4であり、
【数５３】

を含む。
【００５１】
ステップ130、階数が1である際に、前記8次元のベクトル集合の中からK個の8次元のベクトルを選択し、且つ該K個の8次元のベクトルに基づきプリコーディングコードブックにおける関連チャネルにマッチングするK個のコードワードを得る。
【００５２】
8次元のベクトル集合の中からK個の8次元のベクトルを選択し、該K個の8次元のベクトルに基づきプリコーディングコードブックにおける関連チャネルにマッチングするコードワードの方法は前文に詳しく説明したので、ここで重複しない。
【００５３】
階数が2である際に、プリコーディングコードブックのコードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードは、2列を含むコードワード行列であり、前記と同じ方式を採用して、前記8次元のベクトル集合の中から選択した8次元のベクトルに基づき、関連チャネルにマッチングするコードワード行列の第1列の8次元のベクトルを得て、
【数５４】

からなる集合の中から選択したK個の8次元のベクトルに基づき、前記K個のコードワード行列の第2列の8次元のベクトルを得て、其の中、
【数５５】

であり、各コードワード行列の第1列と第2列とが直交する。
【００５４】
説明する必要があるものは、本実施例に記載の8次元のベクトルは、プリコーディングコードブックにおける関連チャネルにマッチングするためのコードワードベクトル又はコードワード行列を得るためのものであるが、専門的に関連チャネルにマッチングするコードワードに理解すべきなく、非関連チャネルにマッチングするコードワードベクトル又はコードワード行列もこれらのコードワードを採用することができる。
【００５５】
前記実施例がRank=lとRank=2のコードブックに採用した関連チャネルにマッチングするコードワードは、従来の4次元ベクトルを採用して計算して得られ、構造が便利になる。このため、本発明の前記実施例において、発信部と受信部とがともに記憶したプリコーディングコードブックの情報が最終のコードワードであってもよく、
【数５６】

において前記選択した8次元のベクトルの部分又は全部の4次元のベクトルを計算するためのデータ及びこれらの4次元のベクトルによりプリコーディングコードブックにおけるコードワードを計算する計算方法のみを記憶してもよい。この際、且つ大量的なコードブックを記憶する必要がないので、記憶スペースを節約でき、これは、記憶リソースが非常に珍しい設備、例えば端末の商用に対して重要である。
【００５６】
前記実施例がRank=lとRank=2のコードブックにおいて採用した関連チャネルにマッチングするコードワードは、Rank=lである際に、二重偏波アンテナと単一偏波アンテナの場合にプリコーディングを経て後、良好的なビームを形成し、量子化の誤差が小さい。このもとに、コードブックネスティングを保証するとともに、Rank=2である際にも、良好的に二重偏波アンテナと単一偏波アンテナの様態を適応でき、良好的な性能を有する。
【００５７】
前記実施例の等価変換は、以下のようであってもよい。
【００５８】
前記プリコーディングコードブックの情報に対して分けて記憶してもよく、例えば、
前記発信部と受信部とがともに記憶するプリコーディングコードブックの情報は、
【数５７】

において、前記選択した8次元のベクトルの部分又は全部の4次元のベクトルを計算するためのデータ及びこれらの4次元のベクトルによりプリコーディングコードブックにおけるコードワードを計算する計算方法である。
【００５９】
フィードバック方法に対して、フィードバックの必要があるコードワードWが
【数５８】

又は、
【数５９】

の構造を有し、分けてフィードバックしても良い。
【００６０】
Wの対応の索引番号をフィードバックして、等価の切り替え方式は、以下のようであっても良い。
【００６１】
1つの索引番号をフィードバックして、コードブックC1の中から対応のW1を見つけて、もう1つの索引番号をフィードバックし、コードブックC2の中から対応のW2を見つけて、W=f(W1、W2)であり、fが1つの関数であり、例えば、
フィードバックの必要があるものが、
【数６０】

であり、実際フィードバックが
【数６１】

または
【数６２】

、
【数６３】

であり、
受発端末が約束した関数関係がfであり、
又は、
1つの索引番号をフィードバックして、コードブックC1の中から対応のW1を見つけ、W2値を固定し、W＝f(W1、W2)であり、fが1つの関数であり、例えば、
フィードバックの必要があるものが、
【数６４】

であり、実際フィードバックが
【数６５】

または
【数６６】

であり、
【数６７】

を固定し、
受発端末が約束した関数関係がfであってもよい。
【００６２】
前記実施例の応用範囲は、LTEの標準において、チャネル情報の最小のフィードバック単位はサブバンド（Subband）であり、1つのサブバンドが若干のRBから成り、各のRB(Resource Block)が複数のREからなり、（Resource Element）REはLTEにおける時間周波数リソースの最小単位であり、LTE-AにLTEのリソース表示方法を使用する。
【００６３】
前記コードブックがブロードバンドのチャネル情報のフィードバックに用いられ、サブバンドチャネル情報のフィードバックにも用いられる。前記のフィードバックの上に、さらに、そのほかのコードブックフィードバック情報の強化精度、例えば差分コードブックを強化することができる。
【００６４】
従業員は、前記方法における全部又は部分のステップがプログラムにより関連ハードウェアを命令して完成し、前記プログラムがコンピュータ取り読み可能な記憶媒質、例えば取り読み専用記憶装置、ディスクまたはCD等に記憶しても良い。選択的に、前記実施例の全部又は部分ステップも1つ又は複数の集積回路により実現できる。相応的に、前記実施例における各モジュール/ユニットがハードウェアの形式で実現でき、ソフトウェア機能モジュールの形式で実現してもよい。本発明がいずれの特定形式のハードウェアとソフトウェアの結合に限定しない。
【産業上の利用可能性】

本発明のプリコーディングコードブックの構造方法は、Rank=lとRank=2である際に、コードブックにおいて関連チャネルにマッチングするコードワードを提供し、これらのコードワードを使用して、Rank=lである際に、単一偏波アンテナ及び二重偏波アンテナの場合にプリコーディングを経過した後、良好的なビームを形成し、量子化の誤差が小さく、この上に、コードブックのネスティングを保証するとともに、Rank=2のコードブックを提供し、良好的に二重偏波アンテナ及び単一偏波アンテナの様態を適応でき、良好的な性能を有する。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a multi-input, multiple-output (MIMO) system precoding method, a system, and a precoding codebook structure method in the communication field. The present invention relates to a precoding method, a system, and a precoding codebook structure method.
[Background]
[0002]
Transmission in wireless communication Part And receiving Part If both use a plurality of antennas, a higher rate can be obtained by adopting a spatial multiplexing scheme, and thus the transmission rate can be improved. Receive Part Can be used to estimate the channel matrix that was passed through to acquire the transmitted signal by channel, so even after each antenna transmits different data, after passing through the multiple input, multiple output (MIMO) signal matrix , Receive Part The outgoing data at each antenna can be decoded as usual.
[0003]
There is an enhancement means that uses a precoding transmission technique for a method of directly decoding transmission data at each antenna using a channel matrix. Outgoing Part The concept of layer is defined as follows, and in the same time-frequency resource, each layer can transmit a different data code, and the number of layers is equal to the rank (Rank) of the channel matrix. After precoding processing on the data in the layer and mapping to the antenna, it is also received through the radio channel Part Transmit to. Outgoing Part With complete and accurate channel state information (CSI), singular value decomposition (SVD) can be performed on a specific channel matrix. Then, a precoding process is performed on each layer data using a matrix composed of right feature vectors obtained by decomposing the channel matrix as a precoding matrix.
[0004]
By the way, receive normally Part Only can directly and accurately get CSI, outgoing Part And trying to get CSI, receive Part Sent by Part There is no choice but to provide feedback on CSI information. In conventional mainstream standards, the feedback capacity provided by the system to CSI information is all finite, and the amount of feedback that feeds back all channel information is very maximal, so all mainstream feedback methods are all codebooks. The content of the feedback is quantization information of a matrix composed of the right feature value of the channel, and the quantization information is represented by a code word in the code book.
[0005]
The basic principle of precoding based on codebook feedback is as follows. If the finite feedback channel capacity is Bbps / Hz, the number of usable codewords is N = 2 ^B And all precoding matrices are quantized and codebook
[Expression 1]

Structure. Outgoing Part And receive Part Both store this codebook. Receives the channel matrix H obtained by estimating the channel each time. Part Depending on the setting criteria
[Expression 2]

Codeword from
[Equation 3]

Select (may be referred to as optimized codeword) and select the codeword
[Expression 4]

Call codeword number i Part To give feedback. Outgoing Part Precode codeword by this number i
[Equation 5]

And perform precoding on the transmission code block.
Normally,
[Formula 6]

Can be further divided into code books corresponding to a plurality of ranks (Rank), and in each Rank, a precoding matrix consisting of a right feature vector of a channel in the Rank is quantized corresponding to a plurality of values. . Since the rank of the channel and the number of non-zero right feature vectors are equal, normally, if Rank is Ν, all codewords have Ν sequences. Code book for this
[Expression 7]

Is divided into multiple subcodebooks according to Rank, and as shown in Table 1,
[Table 1]

Due to the limitation of feedback overhead, only the feedback based on the codebook can be adopted to transmit the precoding.
[0006]
Among them, when Rank> l, all codewords that need to be stored are in the form of a matrix. Among them, the codebook in the LTE protocol adopts the feedback method of codebook quantization and transmits 4 LTE downlinks. As shown in Table 2, the antenna codebook actually has the same meaning as the LTE precoding codebook and the channel information quantization codebook. In the following, for the sake of unification, it may be considered that the vector also has a matrix whose one dimension is 1.
[Table 2]

Among them,
[Equation 8]

And I is the identity matrix,
[Equation 9]

Is the matrix W _k Represents the j th column vector.
[Expression 10]

Is a matrix
[Expression 11]

The first
[Expression 12]

Represents a matrix of columns.
[0007]
With the development of communication technology, LTE-Adavance demands higher demands on spectrum efficiency, and therefore, the number of antennas is also increased to 8 antennas. It is necessary to perform channel information quantization feedback.
[0008]
In the LTE standard, the minimum feedback unit of channel information is a subband (Subband), which is composed of multiple resource blocks (Resource Block, RB), and each RB is composed of multiple resource elements (Resource Element, RE). Therefore, RE is the minimum unit of time-frequency resources in LTE, and the LTE resource display method is used as it is for LTE-A.
[0009]
In fact, in a system, since a low-order codebook is usually used most frequently, it expresses that codebook design of Rank = 1 and Rank = 2 is very important in codebook design. In the 4-antenna (Tx) codebook, it has a relatively mature codebook structure method, but in the 8-antenna, the transmission due to the increase of the antenna dimensions Part The mainstream application mode in Europe has switched from single-polarization to dual-polarization antennas, so a new 8-antenna codebook needs to be designed.
[0010]
In the codebook with 8 antennas Rank = l and Rank = 2, which normally contains two part codewords, partly thinking about matching the relevant channel characteristics and partly matching the unrelated channel Thinking about codewords for relevant channel characteristics is the most important idea. The codeword can minimize the quantization error for the channel information only by considering the channel model, antenna polarization state, and the like. Other codewords may be distributed as evenly as possible, and may be independent from codewords matching the related channel. Maximize the minimum chord distance between them so that the codewords are evenly distributed.
[0011]
For example, the front 8 DFT codewords of Rankl's 16 codewords in LTE are designed for the associated channel, suitable for the associated channel of a very single polarization antenna, and the last 8 codewords are It increases under the previous 8 codewords, and after increasing to 16 codewords as much as possible, these 16 codewords have a better distribution in the four-dimensional complex space.
[0012]
Of course, a codeword that matches the associated channel may also match the unrelated channel, and does not consider the best performance in the unrelated channel, but only includes codewords that match the associated channel in the codebook. For example, the technical scheme that emerged in the LTE study process is to codebook all 16 Rankl codewords using DFT codewords appropriate for the associated channel of a single polarization antenna.
[0013]
Normally, K codewords are matched (appropriate) to the associated channel in a codebook with Rank = 1 or Rank = 2. Other codewords match unrelated channels and this part of the codeword may be zero.
[0014]
In the conventional codebook technique, if the number of codewords of Rank = 1 or Rank = 2 is all 16, the number of codewords matching the related channel is 8 when Rank = 1 and Rank = 2.
[0015]
The following values in Table 3 are specified.
[Table 3]

Among them,
[Formula 13]

It is.
[0016]
Table 4 shows the codewords matching the relevant channels in the codebook of Rank = 1 and Rank = 2.
[Table 4]

Among them,
[Expression 14]

It is.
[0017]
By the way, after adopting Rank = 1 codebook precoding in the conventional technology, when single polarization and dual polarization antennas are adopted, the related channels are uniform within the cell direction (120 degrees or 180 degrees) The channel direction information of each UE in the cell cannot be quantized well without forming a beam distributed in the cell. In addition, the side lobe of the shaped beam was large, and the power of the main lobe was not sufficiently concentrated, causing a loss of performance. Among them, the beam diagram obtained when a single polarized antenna is employed is shown in FIG. 1 (the number of codewords matching the related channel is 8). When a dual-polarized antenna and related channels are used, the average quantization matching degree is 0.5 or less after a simulation experiment.
[0018]
In case of Rank = 2, considering the complexity and memory problem of the UE terminal implementation, the system selects and uses only one codebook, of which codebook 1 is a single polarization antenna The codebook 2 with Rank = 2 has good performance when the dual polarization antenna is used, but the performance is poor when the dual polarization antenna is used. In the case of a polarized antenna, the performance deteriorates.
SUMMARY OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0019]
A technical problem to be solved by the present invention is applied to precoding when a channel matrix in an 8-antenna MIMO system has a low rank, and provides a precoding method and system capable of improving precoding performance. That is.
[Means for Solving the Problems]
[0020]
To solve the above problem, the present invention provides a precoding method applied to an 8-antenna multi-input, multi-output (MIMO) system, and the precoding method includes:
Outgoing Part And receive Part Both store precoding codebook information and receive it Part Selects one codeword from the precoding codebook according to the channel matrix estimated by the Part Feedback Part Finds the codeword by the number and receives the codeword by the codeword Part Precoding is performed on the code block to be transmitted, of which at least 8 codeword vectors in the precoding codebook or column vectors in at least 8 codeword matrices are from the following 8-dimensional vector set: Based on the selected 8-dimensional vector,
[Expression 15]

Among them,
[Expression 16]

[Expression 17]

S (n) is an element in the vector s,
[Formula 18]

Including.
The rank of the channel matrix is 1, the codeword of the precoding codebook is an 8-dimensional codeword vector, of which at least some codeword vectors are selected from the 8D vector set. Obtained based on a vector of dimensions, or
The rank of the channel matrix is 2, the codeword of the precoding codebook is a codeword matrix including two columns, and the 8th dimension of the first column of at least a part of the codeword matrix in the precoding codebook A vector is obtained based on an 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, and an 8-dimensional vector of the second column of the at least some codeword matrix is
[Equation 19]

Based on an 8-dimensional vector selected from the set consisting of:
[Expression 20]

,
[Expression 21]

And the first column and the second column of each codeword matrix are orthogonal to each other.
[0021]
The eight-dimensional vector selected from the eight-dimensional vector set is the following eight eight-dimensional vectors,
[Expression 22]

Or
[Expression 23]

Among them, the same u as the eight 8-dimensional vectors _i The values of n in an 8-dimensional vector including the same are the same, and the values of n in different 8-dimensional vectors are the same or different from each other.
[0022]
The 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set is the following 16 8-dimensional vectors,
[Expression 24]

Or
[Expression 25]

Or
[Equation 26]

Or
[Expression 27]

Or
[Expression 28]

Or
[Expression 29]

Or
[30]

.
The eight-dimensional vector selected from the eight-dimensional vector set is the following 32 eight-dimensional vectors:
[31]

Or
[Expression 32]

.
[0023]
Each codeword vector for matching to a related channel in the precoding codebook or an 8-dimensional vector in the first column of each codeword matrix for matching to a related channel is all the 8-dimensional vector set Based on an 8-dimensional vector selected from
[0024]
When obtaining the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook based on the 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, the directly selected 8-dimensional vector is used as the precoding code. The first column of the codeword vector or codeword matrix of the book, or
When obtaining the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook based on the 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, all the selected 8-dimensional vectors are The 8-dimensional vector obtained after multiplying by a constant and / or exchanging according to the same scheme is used as the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook.
[0025]
The method further comprises:
Outgoing call Part Employs a single-polarized antenna and the transmission is performed regardless of whether or not row conversion is performed. Part When mapping each line and each antenna in the codeword, there are the first, fifth, second, sixth, third, seventh, fourth, and eighth elements of the selected 8-dimensional vector in the codeword. Are mapped to each antenna arranged sequentially from the outermost antenna, or
Outgoing call Part Employs dual polarization antennas, whether or not to perform row conversion Part When mapping each row in the codeword to each antenna, the row in which the first to fourth elements of the selected 8-dimensional vector in the codeword exist is sequentially in the first polarization direction Are mapped to four antennas arranged sequentially from the outermost antenna, and the second polarization direction is sequentially applied to the row in which the fifth to eighth elements of the selected 8-dimensional vector exist in the codeword. Are mapped to four antennas arranged sequentially from the outermost antenna, and the outermost antennas in the two polarization directions are adjacent to each other.
[0026]
The rank of the channel matrix is 1, and K in the precoding codebook ₁ K codeword vectors selected from the 8-dimensional vector set ₁ Obtained based on 8 dimensional vectors, K ₁ = 8, 16, 32 or 64, or
The rank of the channel matrix is 2, and in the precoding codebook, K ₂ K in which the 8-dimensional vector in the first column of the codeword matrix is selected from the 8-dimensional vector set ₂ Obtained based on 8 dimensional vectors, K ₂ = 8, 16, 32 or 64.
[0027]
Outgoing call Part And receive Part The precoding codebook information that
[Expression 33]

And a calculation method for calculating a code word in a precoding codebook using these four-dimensional vectors. It is.
[0028]
The precoding codebook is outgoing Part And receive Part In the plurality of codebooks, the index information corresponding to the codeword is fed back in the plurality of codebooks, and the index information corresponding to the codeword is designated in the plurality of codebooks. The precoding codebook is structured by one function, and the function transmits Part And receive Part Promise by.
[0029]
In order to solve the above problems, the present invention Part And receive Part Provides a multi-input, multi-output (MIMO) system with 8 antennas, including
Outgoing call Part Stores information of a precoding codebook, obtains a codeword in the precoding codebook by the precoding method, and receives the codeword Part Including the codeword found by the codeword number fed back and adopting the codeword Part Installed to pre-code the code block to be transmitted to
Receiving Part Stores the precoding codebook and selects one codeword from the precoding codebook according to the estimated channel matrix, and the number of the codeword is transmitted Part It will be installed to provide feedback.
[0030]
In order to solve the above problem, the present invention further provides a codeword structure method in a precoding codebook applied to an 8-antenna multi-input, multi-output (MIMO) system,
8 four-dimensional vectors u ₁ ~ U ₈ And define one 4-dimensional vector, of which
[Expression 34]

Among them,
[Expression 35]

And
An 8-dimensional vector set including a plurality of 8-dimensional vectors is created, and n = 1, 2, 3 or 4, and the 8-dimensional vector set is
[Expression 36]

And
as well as,
Depending on the rank of the channel matrix, one of the following schemes is adopted to construct the codeword in the precoding codebook,
When the rank of the channel matrix is 1, the same method as the precoding method is adopted, a plurality of 8-dimensional vectors are selected from the 8-dimensional vector set, and based on the selected 8-dimensional vector Obtain a codeword vector that matches the relevant channel in the precoding codebook,
When the rank is 2, the codeword matrix including two columns in the precoding codebook that matches the related channel is a codeword matrix, and adopts the same method as the precoding method, and the 8-dimensional vector set Obtaining an 8-dimensional vector of the first column of the codeword matrix based on the 8-dimensional vector selected from
[Expression 37]

Based on an 8-dimensional vector selected from the set consisting of, obtaining an 8-dimensional vector in the second column of the codeword matrix,
[Formula 38]

The first column and the second column of each codeword matrix are orthogonal.
【Effect of the invention】
[0031]
The precoding codebook structure method of an embodiment of the present invention provides codewords that match relevant channels in the codebook when Rank = 1 and Rank = 2, and uses these codewords, When Rank = l, in the case of single-polarized antenna and dual-polarized antenna, after pre-coding, a good beam is formed, and the quantization error is small. The codebook of Rank = 2 is provided, and the modes of the dual-polarized antenna and the single-polarized antenna can be well adapted and have good performance.
[Brief description of the drawings]
[0032]
FIG. 1 is a diagram of a single-polarized antenna beam (8 codewords) when the prior art Rank = 1.
FIG. 2a is a schematic diagram of one type of antenna model of an embodiment of the present invention.
FIG. 2b is a schematic diagram of another antenna model of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flow diagram of a method for constructing a codeword that matches an associated channel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exemplary single polarization antenna beam diagram when an embodiment of the present invention is K = 8.
FIG. 5 is an exemplary single polarization antenna beam diagram when an embodiment of the present invention is K = 16.
FIG. 6 is another exemplary single polarization antenna beam diagram when an embodiment of the present invention is K = 16.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0033]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and specific implementation methods.
Sending to a multi-input, multi-output (ΜΙΜΟ) system with 8 antennas Part And receiving Part Including, outgoing Part And receive Part Together with storing and receiving precoding codebook information Part Transmits a codeword number after selecting a codeword from the precoding codebook according to a channel matrix obtained by estimating a channel. Part Feedback and outgoing Part The codeword found by the number is received Part Precoding is performed on the code block to be transmitted.
[0034]
In this example, when Rank = l, Part And receive Part Codewords that match the relevant channel in the information of the precoding codebook that is stored together must be selected from the vector set U of Table 5, when the U set is n = 1, 2, 3, 4 Is a set of all vectors obtained corresponding to
[Table 5]

Among them,
[39]

Are the eight vectors shown in Table 6,
[Table 6]

Among them,
[Formula 40]

It is.
In this example,
[Expression 41]

It is.
[0035]
4-dimensional vector u _i The
[Expression 42]

According to the rules of vector operation,
[Equation 43]

Have
If the codeword that matches the relevant channel in the precoding codebook is K, then K is less than the number of codewords in the codebook, usually 8, 16, 32, 64, etc.
[0036]
In one example, K = 8 and the codewords matching the relevant channels included in the codebook are as shown in Table 7,
[0037]
[Table 7]

Among them, when n = 1, 2 or 3 or 4, four codebooks are obtained.
There may be mixed situations, i.e. different direction vectors (
(44)

Is a four-way vector), the values of n are different from each other. Thus, a larger number of different codebooks can be obtained in combination. It looks like the example shown in Table 8,
[Table 8]

Or the codewords that match the relevant channels included in the codebook are as shown in Table 9,
[Table 9]

n = 1 or 2 or 3 or 4 to obtain the other four kinds of codebooks.
[0038]
Similarly, it may be a mixed situation, with different values of n for vectors in different directions, thus resulting in a combination of more different codebooks. It looks like one example shown in Table 10,
[0039]
[Table 10]

FIG. 4 is a single-polarization antenna beam diagram obtained by adopting the above codeword in the situation of a single-polarization antenna and related channels, and forms a highly directional beam from the diagram.
In another example, K = 16 and the 16 codewords matching the associated channel included in the codebook are as shown in Table 11;
[Table 11]

Or as shown in Table 12,
[Table 12]

Or as shown in Table 13,
[Table 13]

Or as shown in Table 14,
[Table 14]

Or as shown in Table 15,
[Table 15]

Fig. 5 is a single-polarization antenna beam diagram obtained by adopting the above codeword in the case of a single-polarization antenna and related channels. As shown in the figure, a highly directional beam was formed. .
[0040]
Or K = 16 and the 16 codewords matching the relevant channels included in the codebook are as shown in Table 16;
[Table 16]

Or as shown in Table 17,
[Table 17]

Fig. 6 is a single-polarization antenna beam diagram obtained by adopting the above codeword in the case of a single-polarization antenna and related channels. As shown in the figure, a highly directional beam was formed. .
In another example, K = 32 and the codewords that match the relevant channels included in the codebook are as shown in Table 18,
[Table 18]

Or as shown in Table 19,
[Table 19]

Not only can these vectors be used to precode the transmitted data in the case of the associated channel to form a highly directional beam in the case of a single polarization antenna, In the case of the wave antenna, it is possible to form a beam having a strong directionality in each polarization direction dimension, a concentrated power, and a small side lobe. According to the results of simulation experiments for calculating the matching degree of quantization in the industry, the codeword adopting the present invention has an average quantization matching degree when adopting a dual polarization antenna, a strong associated channel and Rank = 1. It is 0.6 or more, the maximum reaches 0.9, and has good precoding performance.
In another embodiment, Rank = 2 and the codewords matching the relevant channels in the precoding codebook adopted in this embodiment are all codeword matrices including two columns, and the first column is the set U. The second column is selected from
[Equation 45]

Selected from the set,
[Equation 46]

It is. Furthermore, it is necessary to guarantee that the first column and the second column of the Rank = 2 codeword matrix are orthogonal.
[0041]
The codewords described in the above embodiments are all expanded by multiplying them by a constant, and the performance is not affected. The range of the absolute value of the constant is preferably between (0, 1) and may be 8PSK.
[Equation 47]

Etc. For Rank = 2 codewords, each column may be multiplied by the same constant or different constants, and expanded to have a specific value related to power. These transformations should be included in the present invention.
[0042]
Outgoing, as shown in Figure 2a Part When a dual polarization antenna is used, the mapping relationship between the codeword and the antenna described in the above embodiment is that the number beside each antenna indicates that the antenna maps to the line in the codeword. To represent. As shown in the drawing, the first to fourth rows (that is, the first to fourth elements of the selected 8-dimensional vector) in the code word are sequentially arranged from the outermost antenna in the first polarization direction. The 5th to 8th rows in the codeword (ie, the 5th to 8th elements of the selected 8-dimensional vector) sequentially from the outermost antenna in the second polarization direction Mapping is performed on four antennas arranged in sequence, and the outermost antennas in the two polarization directions are adjacent to each other. In the drawing, antennas in each polarization direction are arranged at equal intervals.
[0043]
In other embodiments, the codewords in the precoding codebook can also be obtained by exchanging for the selected 8-dimensional vector, in which case the first to fourth elements are present in the selected 8-dimensional vector. Are mapped to four antennas sequentially arranged from the outermost antenna in the first polarization direction, and rows having the fifth to eighth elements are sequentially mapped to the second polarization. Mapping to the four antennas arranged sequentially from the outermost antenna in the wave direction is sufficient. Does not affect precoding performance.
[0044]
For example, the codeword vector of the structure of the above embodiment is
[Formula 48]

Is
In another embodiment, the codeword vector obtained by distributing again to the codeword vector is
[Equation 49]

As
Among them,
[Equation 50]

Is the number of codewords matching the associated channel.
[0045]
In this case, it is necessary to adjust the mapping relationship between each row in the codeword and the antenna, and the adjusted mapping relationship is arranged at equal intervals in the first polarization direction as shown in FIG. The four antennas that are sequentially matched to the first, third, fifth, and seventh rows in the new codeword, and the four antennas that are arranged at equal intervals in the second polarization direction are the second, Map to

lines

4, 6, and 8. However, the mapping relationship with the antenna is unchanged in the space for the row in which each element of the selected 8-dimensional vector exists. U _k The rows in which (2) exists all correspond to the second antenna from the left in the first polarization direction in FIGS. 2a and 2b.
[0046]
Similar to that, outgoing Part Regardless of whether or not the line is exchanged for the situation in which a single polarized antenna is used Part Performs mapping between each row in the codeword and each antenna, there are first, fifth, second, sixth, third, fourth, eighth elements in the selected 8-dimensional vector in the codeword What is necessary is just to map to each antenna in which the line currently performed is sequentially arranged from the outermost antenna.
[0047]
It must be emphasized that all codewords selected from the vector set must perform row exchange in the same manner, regardless of whether single-polarized or dual-polarized antennas are used. It is.
[0048]
Correspondingly, the codeword structure method for matching the relevant channel in the precoding codebook includes the following steps as shown in FIG.
Step 110, first 8 four-dimensional vectors u ₁ ~ U ₈ And one 4-dimensional vector s,
[0049]
[Equation 51]

(Of which,
[Formula 52]

Is included).
[0050]
Step 120 also creates an 8-dimensional vector set including a plurality of 8-dimensional vectors, where n = 1, 2, 3, 4,
[53]

including.
[0051]
Step 130, when the rank is 1, select K eight-dimensional vectors from the eight-dimensional vector set, and based on the K eight-dimensional vectors, select the related channels in the precoding codebook. Get K codewords to match.
[0052]
The codeword method for selecting K 8D vectors from the 8D vector set and matching the related channels in the precoding codebook based on the K 8D vectors is explained in detail in the preamble. , Do not overlap here.
[0053]
When the rank is 2, the codeword that matches the related channel in the codebook of the precoding codebook is a codeword matrix including two columns, and adopts the same method as described above, and the 8-dimensional vector set Based on the 8-dimensional vector selected from the above, obtain the 8-dimensional vector of the first column of the codeword matrix that matches the relevant channel,
[Formula 54]

Based on the K eight-dimensional vectors selected from the set consisting of, obtaining an eight-dimensional vector of the second column of the K codeword matrices,
[Expression 55]

The first column and the second column of each codeword matrix are orthogonal.
[0054]
What needs to be explained is that the 8-dimensional vector described in this example is for obtaining a codeword vector or codeword matrix for matching the relevant channel in the precoding codebook, It should not be understood that codewords that match relevant channels, and codeword vectors or codeword matrices that match non-related channels can also employ these codewords.
[0055]
The code word matching the related channel adopted in the code book of Rank = 1 and Rank = 2 in the above embodiment is obtained by calculation using a conventional four-dimensional vector, and the structure becomes convenient. For this reason, in the embodiment of the present invention, Part And receive Part And the information of the precoding codebook stored together with may be the final codeword,
[56]

May store only data for calculating a part of the selected eight-dimensional vector or all four-dimensional vectors and a calculation method for calculating a code word in a precoding codebook using these four-dimensional vectors. . At this time, and because there is no need to store a large amount of codebooks, storage space can be saved, which is important for facilities where storage resources are very rare, such as terminal commercials.
[0056]
The codeword matching the related channel adopted in the codebook of Rank = 1 and Rank = 2 in the above embodiment is precoding in the case of dual polarization antenna and single polarization antenna when Rank = l. After passing through, a good beam is formed and the quantization error is small. Based on this, codebook nesting is guaranteed, and even when Rank = 2, the modes of the dual-polarized antenna and the single-polarized antenna can be well adapted and have good performance.
[0057]
The equivalent conversion of the above embodiment may be as follows.
[0058]
The precoding codebook information may be stored separately, for example,
Outgoing call Part And receive Part Precoding codebook information that is stored with
[Equation 57]

And a calculation method for calculating a code word in a precoding codebook by using the data for calculating a part of the selected eight-dimensional vector or all four-dimensional vectors and these four-dimensional vectors.
[0059]
For the feedback method, the codeword W that needs feedback is
[Formula 58]

Or
[Formula 59]

And may be fed back separately.
[0060]
The equivalent switching method by feeding back the index number corresponding to W may be as follows.
[0061]
Feed back one index number, find the corresponding W1 in the codebook C1, feed back the other index number, find the corresponding W2 in the codebook C2, and W = f (W1, W2) and f is a function, for example
What needs feedback
[Expression 60]

And the actual feedback
[Equation 61]

Or
[62]

,
[Equation 63]

And
The function relationship promised by the receiving terminal is f,
Or
Feed back one index number, find the corresponding W1 in the codebook C1, fix the W2 value, W = f (W1, W2), f is a function, for example,
What needs feedback
[Expression 64]

And the actual feedback
[Equation 65]

Or
[Equation 66]

And
[Equation 67]

Fixed,
The function relationship promised by the receiving terminal may be f.
[0062]
The application range of the above embodiment is that, in the LTE standard, the minimum feedback unit of channel information is a subband, one subband is composed of a few RBs, and each RB (Resource Block) is a plurality of RBs. It consists of RE, and (Resource Element) RE is the minimum unit of time-frequency resource in LTE, and uses the LTE resource display method for LTE-A.
[0063]
The codebook is used for feedback of broadband channel information, and is also used for feedback of subband channel information. In addition to the feedback, the enhancement accuracy of other code book feedback information, for example, a differential code book can be enhanced.
[0064]
The employee completes all or part of the steps in the method by instructing the relevant hardware by the program, and the program is stored in a computer readable storage medium, such as a read-only storage device, a disk or a CD. May be. Optionally, all or part of the steps of the embodiments can also be realized by one or more integrated circuits. Correspondingly, each module / unit in the embodiment can be realized in the form of hardware, and may be realized in the form of a software function module. The present invention is not limited to combining any particular type of hardware and software.
[Industrial applicability]

The precoding codebook structure method of the present invention provides codewords that match relevant channels in the codebook when Rank = 1 and Rank = 2, and uses these codewords to rank = 1 In the case of single-polarized antenna and dual-polarized antenna, a good beam is formed after the precoding, and the quantization error is small. In addition to guaranteeing, a codebook of Rank = 2 is provided, and the modes of the dual-polarized antenna and single-polarized antenna can be adapted well, and the performance is good.

Claims

A precoding method applied to a multi-input, multi-output (MIMO) system with 8 antennas,
Transmitting section stores information similar precoding codebook and receiving unit,
By the transmitting unit is the number of code words which receiver is fed back, select one codeword from among the precoding codebook, performing precoding to the code block to be transmitted to the receiver by the codeword Wherein at least 8 codeword vectors in the precoding codebook or column vectors in at least 8 codeword matrices are obtained based on an 8D vector selected from the following 8D vector set:

Among them,

S (n) is an element in the vector s,

A precoding method characterized by comprising:

The rank of the channel matrix estimated by the receiving unit is 1, the codewords of the precoding codebook are 8-dimensional codeword vectors, and at least some of the codeword vectors of the 8-dimensional vector set Based on an eight-dimensional vector selected from, or
The rank of the channel matrix estimated by the reception unit is 2, the codeword of the precoding codebook is a codeword matrix including two columns, and the first of at least some codeword matrices in the precoding codebook An 8-dimensional vector of columns is obtained based on an 8-dimensional vector selected from the set of 8-dimensional vectors, and the 8-dimensional vector of the second column of the at least some codeword matrix is

Based on an 8-dimensional vector selected from the set consisting of:

And the first and second columns of each codeword matrix are orthogonal.

The eight-dimensional vector selected from the eight-dimensional vector set is the following eight eight-dimensional vectors,

Or

Among them, the values of n in the 8-dimensional vector including the same u _i are the same as the eight 8-dimensional vectors, and the values of n in the 8-dimensional vector including different u _i are the same or different from each other. The method according to claim 1 or 2.

The 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set is the following 16 8-dimensional vectors,

Or

Or

Or

Or

Or

Or

The method according to claim 1 or 2.

The eight-dimensional vector selected from the eight-dimensional vector set is the following 32 eight-dimensional vectors:

Or

The method according to claim 1 or 2.

Each codeword vector for matching to a related channel in the precoding codebook or an 8-dimensional vector in the first column of each codeword matrix for matching to a related channel is all the 8-dimensional vector set 3. A method according to claim 1 or 2 obtained based on an eight-dimensional vector selected from.

When obtaining the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook based on the 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, the directly selected 8-dimensional vector is used as the precoding code. The first column of the codeword vector or codeword matrix of the book, or
When obtaining the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook based on the 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, all the selected 8-dimensional vectors are The method according to claim 1 or 2, wherein an 8-dimensional vector obtained by multiplying by a constant and / or exchanging according to the same scheme is used as the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook.

The method further comprises:
8 wherein the transmitting unit adopts a single polarized antenna, regardless of whether or not to row conversion, the calling unit when performing the mapping between each row and each antenna in the code word, which is the selected in the code word A row in which the first, fifth, second, sixth, third, seventh, fourth, and eighth elements of the dimension vector are mapped to each antenna sequentially arranged from the outermost antenna sequentially, or
The calling unit adopts dual polarized antenna, regardless of whether or not to row conversion, the originating unit may, when performing the mapping between each row and each antenna in the codeword, the selection of the code words The row in which the 1st to 4th elements of the 8-dimensional vector existed are sequentially mapped to the four antennas sequentially arranged from the outermost antenna in the first polarization direction, and the selected in the codeword The rows where the 8th to 8th elements of the 8-dimensional vector exist are mapped to the four antennas sequentially arranged from the outermost antenna in the second polarization direction, and the two polarizations The method of claim 7, wherein the outermost antennas in the direction are adjacent.

The rank of the channel matrix estimated by the receiver is 1, and in the precoding codebook, K ₁ codeword vectors are based on K ₁ 8-dimensional vectors selected from the 8-dimensional vector set. Obtained, K ₁ = 8, 16, 32 or 64, or
Rank of the channel matrix the receiving section estimates is 2, the in the precoding codebook, K 8-dimensional vector of the first row of K ₂ codewords matrix is selected from the vector set of the 8-dimensional ₂ 3. A method according to claim ₂ , obtained based on eight 8-dimensional vectors, wherein K2 = 8, 16, 32 or 64.

The information of the precoding code book similar to the reception unit stored by the transmission unit is

And a calculation method for calculating a code word in a precoding codebook using these four-dimensional vectors. The method of claim 2 , wherein

The precoding codebook is divided and stored in a plurality of codebooks in a transmitting unit and a receiving unit , and when feeding back, the codeword corresponding index information is fed back in the plurality of codebooks, the method of claim 1, the contents corresponding index information code word is instructed to structure the precoding codebook by one function, wherein the function is promised by the receiving unit and the transmitting unit in.

A channel information feedback method applied to a receiving unit of an 8-antenna multi-input, multi-output (MIMO) system,
The receiver stores precoding codebook information similar to the transmitter,
The receiving unit selects one codeword from the precoding codebook according to the estimated channel matrix, and feeds back the codeword number to the transmitting unit,
Among them, at least 8 codeword vectors in the precoding codebook or column vectors in at least 8 codeword matrices are obtained based on an 8D vector selected from the following 8D vector set:

Among them,

S (n) is an element in the vector s,

A channel information feedback method characterized by comprising:

The rank of the channel matrix is 1, the codeword of the precoding codebook is an 8-dimensional codeword vector, of which at least some codeword vectors are selected from the 8D vector set. Obtained based on a vector of dimensions, or
The rank of the channel matrix is 2, the codeword of the precoding codebook is a codeword matrix including two columns, and the 8th dimension of the first column of at least a part of the codeword matrix in the precoding codebook A vector is obtained based on an 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, and an 8-dimensional vector of the second column of the at least some codeword matrix is

Based on an 8-dimensional vector selected from the set consisting of
Among them,

And the first column and the second column of each codeword matrix are orthogonal.

Or

Among them, the same u as the eight 8-dimensional vectors _ii The values of n are the same and different in an 8-dimensional vector containing _ii The method according to claim 12 or 13, wherein the values of n in an eight-dimensional vector including are the same or different from each other.

Or

Or

Or

Or

Or

Or

14. A method according to claim 12 or 13.

Or

14. A method according to claim 12 or 13.

Each codeword vector for matching to a related channel in the precoding codebook or an 8-dimensional vector in the first column of each codeword matrix for matching to a related channel is all the 8-dimensional vector set 14. A method according to claim 12 or 13 obtained based on an eight-dimensional vector selected from.

When obtaining the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook based on the 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, the directly selected 8-dimensional vector is used as the precoding code. The first column of the codeword vector or codeword matrix of the book, or
When obtaining the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook based on the 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, all the selected 8-dimensional vectors are 14. A method according to claim 12 or 13, wherein an 8-dimensional vector obtained after multiplying by a constant and / or exchanging according to the same scheme is the first column of the codeword vector or codeword matrix of the precoding codebook.

The rank of the channel matrix is 1, and K in the precoding codebook ₁₁ K codeword vectors selected from the 8-dimensional vector set ₁₁ Obtained based on 8 dimensional vectors, K ₁₁ = 8, 16, 32 or 64, or
The rank of the channel matrix is 2, and in the precoding codebook, K ₂₂ K in which the 8-dimensional vector in the first column of the codeword matrix is selected from the 8-dimensional vector set ₂₂ Obtained based on 8 dimensional vectors, K ₂₂ The method according to claim 12 or 13, wherein = 8, 16, 32 or 64.

The information of the precoding code book similar to the reception unit stored by the transmission unit is as follows:

And a calculation method for calculating a code word in a precoding codebook using these four-dimensional vectors. 14. The method of claim 13, wherein

The precoding codebook is divided and stored in a plurality of codebooks in the transmission unit and the reception unit, and feeds back the index information corresponding to the codeword in the plurality of codebooks when feeding back, and in the plurality of codebooks 13. The method according to claim 12, wherein the content indicated by the corresponding index information of the codeword constitutes the precoding codebook by one function, and the function is promised by the transmitter and the receiver.

8 antenna multi-input, multi-output (MIMO) transmitter including transmitter and receiver,
An 8-antenna multi-input, multi-output (MIMO) characterized by being installed by the method according to any one of claims 1 to 11 so as to perform precoding on a code block to be transmitted to a receiving unit. ) Outgoing part.

8 antenna multi-input, multi-output (MIMO) receiver,
The multi-input, multi-output (MIMO) of 8 antennas characterized in that the receiving unit is installed to feed back channel information to the transmitting unit by the method according to any one of claims 12 to 21. Receiver.

A codeword structure method in a precoding codebook, applied to an 8-antenna multi-input, multi-output (MIMO) system, the method comprising:
8 four-dimensional vectors u ₁₁ ~ U ₈₈ And define one 4-dimensional vector, of which

Among them,

And
An 8-dimensional vector set including a plurality of 8-dimensional vectors is created, and n = 1, 2, 3 or 4, and the 8-dimensional vector set is

And
as well as,
Depending on the rank of the channel matrix, one of the following schemes is adopted to construct the codeword in the precoding codebook,
When the rank of the channel matrix is 1, the same method as the precoding method described in any one of claims 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9 is adopted. Selecting a plurality of 8D vectors from the 8D vector set, and obtaining a codeword vector matching a related channel in a precoding codebook based on the selected 8D vectors,
When the rank is 2, the codeword matching the relevant channel in the precoding codebook is a codeword matrix including two columns, and the claim 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, or 9 An 8-dimensional vector of the first column of the codeword matrix based on an 8-dimensional vector selected from the 8-dimensional vector set, adopting the same method as the precoding method described in any one of the claims Get

Based on an 8-dimensional vector selected from the set consisting of, obtaining an 8-dimensional vector of the second column of the codeword matrix,
Among them,

A codeword structure method in a precoding codebook, wherein the first column and the second column of each codeword matrix are orthogonal to each other.